機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)，所述機(jī)器人系統(tǒng)包括多個爪構(gòu)件，所述多個爪構(gòu)件以可動的方式設(shè)置在手中并且構(gòu)造成保持和釋放工件。此外，一個或多個伺服電動機(jī)被設(shè)置以移動所述爪構(gòu)件?？刂破骺刂泼總€伺服電動機(jī)的操作。所述控制器包括獲取單元，所述獲取單元構(gòu)造成獲取所述工件的尺寸信息；位置控制單元，所述位置控制單元構(gòu)造成依據(jù)所述尺寸信息對所述伺服電動機(jī)執(zhí)行位置控制使得所述爪構(gòu)件移動到第一位置并且接著移動到第二位置；以及轉(zhuǎn)矩限制單元，所述轉(zhuǎn)矩限制單元構(gòu)造成在所述爪構(gòu)件已移動到所述第一位置之后將涉及每個伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令限制到預(yù)定轉(zhuǎn)矩或更小轉(zhuǎn)矩。
【專利說明】機(jī)器人系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文所公開的實施方式涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公布H11-199052公開了一種設(shè)計成將商品包裝紙板盒一個在另一個上地放置和堆疊在貨盤上的碼垛裝置。該碼垛裝置包括用于插入和夾持紙板盒的夾持單元以及在其末端部設(shè)置有該夾持單元的可旋轉(zhuǎn)臂。
[0003]當(dāng)使碼垛工作自動化時，從經(jīng)濟(jì)的觀點看需要使間歇時間盡可能短。為此，需要以高速搬運工件。
[0004]碼垛裝置用夾持單元夾持工件并且通過旋轉(zhuǎn)臂來搬運工件。為此，如果以高速執(zhí)行搬運，則存在這樣的可能性，即，紙板盒因離心力而從夾持單元掉落。如果工件被強(qiáng)有力地夾持以避免這種情況，則施加至工件的負(fù)荷可能增長得更大，這變成阻礙碼垛工作的加速的主要原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述，本文所公開的實施方式提供能夠在減小施加至工件的負(fù)荷的同時進(jìn)行高速卸載工作的機(jī)器人系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本公開的一方面，提供一種機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)包括:機(jī)器人；設(shè)置在該機(jī)器人中的手；多個爪構(gòu)件，所述多個爪構(gòu)件以可動的方式設(shè)置在所述手中并且構(gòu)造成保持和釋放工件；構(gòu)造成移動所述爪構(gòu)件的一個或多個伺服電動機(jī)；以及構(gòu)造成控制每個伺服電動機(jī)的操作的控制器，其中，所述控制器包括構(gòu)造成獲取所述工件的尺寸信息的獲取單元；位置控制單元，該位置控制單元構(gòu)造成依據(jù)所述尺寸信息對所述伺服電動機(jī)執(zhí)行位置控制，使得所述爪構(gòu)件移動到第一位置并且接著移動到第二位置；以及轉(zhuǎn)矩限制單元，該轉(zhuǎn)矩限制單元構(gòu)造成在所述爪構(gòu)件被移動到所述第一位置之后將涉及每個伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令限制到預(yù)定轉(zhuǎn)矩或更小轉(zhuǎn)矩。
[0007]根據(jù)本文所公開的實施方式的機(jī)器人系統(tǒng)，可以穩(wěn)定地保持工件而不會引起對該工件的損壞。這使得可以執(zhí)行高速卸載工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示意地示出根據(jù)實施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的右側(cè)視圖。
[0009]圖2是示意地示出機(jī)器人系統(tǒng)的整個結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0010]圖3是示意地示出手的結(jié)構(gòu)的正視圖。
[0011]圖4是示意地示出手的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0012]圖5A是沿圖4中的箭頭B的方向所看的側(cè)視圖，并且圖5B是沿圖4中的箭頭C的方向所看的側(cè)視圖。
[0013]圖6是示出控制器的結(jié)構(gòu)的框圖。[0014]圖7是示出以與用于驅(qū)動爪構(gòu)件的伺服電動機(jī)成對應(yīng)的關(guān)系設(shè)置的電動機(jī)控制裝置的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
[0015]圖8至圖17是用于說明在控制器的控制下執(zhí)行的機(jī)器人和手的操作的示意圖。
[0016]圖18是示出修改例中的控制器的結(jié)構(gòu)的框圖，在該修改例中手的旋轉(zhuǎn)中心位置根據(jù)紙板盒的尺寸而設(shè)定。
【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在將參照附圖描述機(jī)器人系統(tǒng)的實施方式。如果注解“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”存在于附圖中，則主題說明書的描述中所使用的術(shù)語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”表示由注解指示的方向。本文，“前-后”、“左-右”和“上-下”方向彼此正交。
[0018]〈機(jī)器人系統(tǒng)〉
[0019]首先參看圖1和圖2，將對根據(jù)本實施方式的機(jī)器人系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
[0020]如圖1和圖2所示，根據(jù)本實施方式的機(jī)器人系統(tǒng)I包括輸送機(jī)30、機(jī)器人10、控制器20和手50。
[0021 ] 輸送機(jī)30將多個紙板盒(工件)W沿著預(yù)定輸送路線(參見圖1和圖2中的箭頭Al)一個接一個地輸送。由輸送機(jī)30輸送紙板盒W具有柔性并且在尺寸和容量方面彼此不同。指示由輸送機(jī)30輸送的紙板盒W的尺寸的尺寸信息(指示紙板盒W的寬度、深度和高度的信息)被輸入控制器20。
[0022]輸送機(jī)30包括布置在輸送路線的下游側(cè)的升降裝置31。該升降裝置31包括突起32以及多個升降部33。
[0023]突起32布置在輸送路線的下游側(cè)以向上突出。如果由輸送機(jī)30輸送的紙板盒W到達(dá)其中該紙板盒W由稍后描述的一對爪構(gòu)件51L和51R保持的保持位置，則紙板盒W碰撞突起32并且停止在保持位置。
[0024]相應(yīng)的升降部33通過未示出的合適的驅(qū)動裝置彼此同步地上下移動。更具體地，由于同步的向上/向下運動，相應(yīng)的升降部33可以被切換到下部位置(由圖1中的雙點劃線指示)和上部位置(由圖1中的實線指示)，在該下部位置中，升降部33的上端定位成低于輸送機(jī)30的輸送表面，在該上部位置中，升降部33的上端定位成高于突起32的上端。
[0025]升降裝置31將相應(yīng)的升降部33保持在下部位置直到紙板盒W被輸送到保持位置并且碰撞突起32。如果紙板盒W的輸送在該紙板盒W被輸送到保持位置并且碰撞突起32之后停止在該保持位置，則相應(yīng)的升降部33被切換到上部位置。因此，升降裝置31可以利用升降部33舉起被突起32停止在保持位置的紙板盒W。
[0026]機(jī)器人10包括基塊11、旋轉(zhuǎn)體12和臂13。
[0027]基塊11由未示出的錨栓豎立地固定到安裝部(在圖示的示例中，為未示出的地板部)。另選地，基塊11可以固定到除地板部以外的部分(例如，未示出的天花板部或壁部)。
[0028]旋轉(zhuǎn)體12連接到基塊11的上端部以繞大體上垂直于該基塊11的固定表面(圖示示例中的底部)的旋轉(zhuǎn)軸線Axl旋轉(zhuǎn)。通過操作設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體12和基塊11之間的關(guān)節(jié)中(或者鄰近于該關(guān)節(jié))的致動器Acl,旋轉(zhuǎn)體12相對于基塊11的上端部繞旋轉(zhuǎn)軸線Axl旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。[0029]臂13包括從基端側(cè)(旋轉(zhuǎn)體12的一側(cè))到相對的末端側(cè)布置的第一結(jié)構(gòu)14、第二結(jié)構(gòu)15、第三結(jié)構(gòu)16、第四結(jié)構(gòu)17以及第五結(jié)構(gòu)18。
[0030]第一結(jié)構(gòu)14連接到旋轉(zhuǎn)體12的上端部以繞大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Axl的旋轉(zhuǎn)軸線Ax2旋轉(zhuǎn)。通過操作設(shè)置在第一結(jié)構(gòu)14和旋轉(zhuǎn)體12之間的關(guān)節(jié)中(或鄰近于該關(guān)節(jié))的致動器Ac2，第一結(jié)構(gòu)14相對于旋轉(zhuǎn)體12的上端部繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax2旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。
[0031]第二結(jié)構(gòu)15連接到第一結(jié)構(gòu)14的末端部以繞大體上平行于旋轉(zhuǎn)軸線Ax2的旋轉(zhuǎn)軸線Ax3旋轉(zhuǎn)。通過操作設(shè)置在第二結(jié)構(gòu)15和第一結(jié)構(gòu)14之間的關(guān)節(jié)中(或鄰近于該關(guān)節(jié))的致動器Ac3,第二結(jié)構(gòu)15相對于第一結(jié)構(gòu)14的末端部繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax3旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。
[0032]第三結(jié)構(gòu)16連接到第二結(jié)構(gòu)15的末端部以繞大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax3的旋轉(zhuǎn)軸線Ax4旋轉(zhuǎn)。通過操作設(shè)置在第三結(jié)構(gòu)16和第二結(jié)構(gòu)15之間的關(guān)節(jié)中(鄰近于該關(guān)節(jié))的致動器Ac4，第三結(jié)構(gòu)16相對于第二結(jié)構(gòu)15的末端部繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax4旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。
[0033]第四結(jié)構(gòu)17連接到第三結(jié)構(gòu)16的末端部以繞大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax4的旋轉(zhuǎn)軸線Ax5旋轉(zhuǎn)。通過操作設(shè)置在第四結(jié)構(gòu)17和第三結(jié)構(gòu)16之間的關(guān)節(jié)中(或鄰近于該關(guān)節(jié))的致動器Ac5，第四結(jié)構(gòu)17相對于第三結(jié)構(gòu)16的末端部繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax5旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。
[0034]第五結(jié)構(gòu)18連接到第四結(jié)構(gòu)17的末端部以繞大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax5的旋轉(zhuǎn)軸線Ax6 (第一旋轉(zhuǎn)軸線)旋轉(zhuǎn)。通過操作設(shè)置在第五結(jié)構(gòu)18和第四結(jié)構(gòu)17之間的關(guān)節(jié)中(或鄰近于該關(guān)節(jié))的致動器Ac6，第五結(jié)構(gòu)18相對于第四結(jié)構(gòu)17的末端部繞旋轉(zhuǎn)軸線x6旋轉(zhuǎn)地被驅(qū)動。
[0035]伺服電動機(jī)SM1、SM2、SM3、SM4、SM5和SM6 (參見稍后描述的圖6)分別被包括在設(shè)置在機(jī)器人10中的致動器Acl至Ac6內(nèi)。電動機(jī)M1、M2、M3、M4、M5和M6以及位置檢測器PS1、PS2、PS3、PS4、PS5和PS6 (參見稍后描述的圖6)分別被包括在伺服電動機(jī)SMl至SM6內(nèi)。指示相應(yīng)的電動機(jī)Ml至M6的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置信息作為從相應(yīng)的位置檢測器PSl至PS6產(chǎn)生的信號以每一預(yù)定的計算周期被輸出到控制器20。
[0036]手50附接到第五結(jié)構(gòu)18的末端部(即，機(jī)器人10的末端部)。手50通過由致動器Ac6引起的第五結(jié)構(gòu)18繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的旋轉(zhuǎn)操作而繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax6旋轉(zhuǎn)。手50可以將紙板盒W保持在相對于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6豎直偏移的位置(在下文有時稱為“偏移位置”)中。
[0037]換言之，手50設(shè)置有用于保持和釋放處于偏移位置中的紙板盒W的一對爪構(gòu)件51L和51R (保持構(gòu)件)。在本實施方式中，爪構(gòu)件51L和51R的末端之間的中間位置設(shè)定為用于控制手50的位置的控制點P。另選地，控制點P可以設(shè)置在其他位置。稍后將更詳細(xì)地描述手50以及設(shè)置在該手50中的爪構(gòu)件5IL和5IR。
[0038]如上所述構(gòu)造的機(jī)器人10執(zhí)行作為一種卸載工作的碼垛工作。機(jī)器人10通過手50的爪構(gòu)件51L和51R將由輸送機(jī)30輸送到保持位置、停止在該保持位置且由升降裝置31舉起的紙板盒W保持在偏移位置(其細(xì)節(jié)將在稍后描述)。此外，機(jī)器人10將由手50的爪構(gòu)件5IL和5IR保持的紙板盒W搬運到由控制器20指定的放置位置。接著，紙板盒W被釋放并放置在放置位置(其細(xì)節(jié)將在稍后描述)。
[0039]控制器20包括至少一個計算機(jī)，所述至少一個計算機(jī)具有例如運算單元、存儲單元和輸入單元?？刂破?0通過驅(qū)動設(shè)置在機(jī)器人10中的致動器Acl至Ac6來控制機(jī)器人10 (具體地，旋轉(zhuǎn)體12和臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18)的操作。此外，控制器20通過驅(qū)動設(shè)置在手50中的下面提及的伺服電動機(jī)SM7、SM8和SM9來控制手50 (具體地，待稍后描述的爪構(gòu)件51L和51R以及推動器56L和56R)的操作。稍后將更詳細(xì)地描述控制器20的結(jié)構(gòu)和功能以及由該控制器20控制的機(jī)器人10和手50的操作。
[0040]在機(jī)器人系統(tǒng)I中，設(shè)置兩個貨柜(運輸容器)40，由手50的爪構(gòu)件51L和51R釋放的紙板盒W放置在這兩個貨柜上。每個貨柜40均包括底板41以及繞該底板41布置在三側(cè)的側(cè)壁42。相應(yīng)的貨柜40布置在這樣的位置中:需要手50相對于保持位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作(該位置位于保持位置的左后側(cè)和右后側(cè))。
[0041]換言之，相應(yīng)的貨柜40 (即，紙板盒W的放置位置)和保持位置處于這樣的位置關(guān)系:需要手50進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。貨柜40可以布置在除位于保持位置的左后側(cè)和右后側(cè)外的位置中，即，布置在除需要手50相對于保持位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作的位置以外的位置中。
[0042]機(jī)器人10的手50的爪構(gòu)件5IL和5IR可以僅沿前后方向(垂直于輸送機(jī)30的工件輸送方向的方向)接近以該方式構(gòu)造和布置的相應(yīng)的貨柜40。更具體地，機(jī)器人10的手50的爪構(gòu)件51L和51R可以僅沿左方向(沿圖2中的箭頭A2的方向)接近布置在保持位置的左后側(cè)的貨柜40。同樣地，機(jī)器人10的手50的爪構(gòu)件51L和51R可以僅沿右方向(沿圖2中的箭頭A3的方向)布置在保持位置的右后側(cè)。
[0043]〈手〉
[0044]接著，將參照圖3至圖5描述手50的結(jié)構(gòu)。
[0045]如圖3至圖5所示,手50包括具有大體上的長方體形的殼體52以及兩個滑動機(jī)構(gòu) 53L 和 53R。
[0046]殼體52固定到第五結(jié)構(gòu)18的末端部。響應(yīng)于第五結(jié)構(gòu)18繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的旋轉(zhuǎn)，殼體52繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax6旋轉(zhuǎn)。在以下描述中，殼體52的大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的寬度方向(圖3中的左右方向)將有時稱為“手寬度方向”。此外，在下文描述中，殼體52的大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的深度方向(圖4中的前后方向)將稱為“手深度方向”。
[0047]滑動機(jī)構(gòu)53L和53R分別在手寬度方向的一側(cè)(圖3中的左側(cè))和手寬度方向的另一側(cè)(圖3中的右側(cè))布置在殼體52的位于手深度方向的一端處(圖4的前側(cè)處)表面52a(在下文中有時稱為“正面52a”)上。
[0048]滑動機(jī)構(gòu)53L包括導(dǎo)軌54L和滑塊55L。
[0049]導(dǎo)軌54L在手寬度方向的一側(cè)處固定到殼體52的正面52a以沿手寬度方向延伸。
[0050]滑塊55L接合導(dǎo)軌54L使得該滑塊55L可以沿手寬度方向移動?；瑝K55L通過在手寬度方向的一側(cè)處布置在殼體52的正面52a上的伺服電動機(jī)SM7的操作沿著導(dǎo)軌54L移動。
[0051]電動機(jī)M7和位置檢測器PS7 (參見稍后描述的圖6)被包括在伺服電動機(jī)SM7內(nèi)。電動機(jī)M7的旋轉(zhuǎn)位置信息作為從位置檢測器PS7產(chǎn)生的信號以每一預(yù)定計算周期被輸出到控制器20。
[0052]爪構(gòu)件51L固定到滑塊55L。爪構(gòu)件51L在滑塊55L通過伺服電動機(jī)SM7的操作而沿著導(dǎo)軌54L移動時沿手寬度方向移動。爪構(gòu)件51L沿大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的平面方向(在圖示示例中手深度方向)延伸得比每個貨柜40的深度要長。換言之，爪構(gòu)件51L的縱向尺寸L大于每個貨柜40的深度方向尺寸D (參見圖2)。
[0053]爪構(gòu)件5IL包括底板5IaL以及相對于該底板5IaL成預(yù)定角度(在圖示示例中大體上成直角)形成的側(cè)板51bL。在底板51aL的末端的位于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的方向的一側(cè)(在圖3中的下側(cè))表面510L上，設(shè)置有錐形部TL使得底板51aL的末端具有尖銳形狀(參見圖5A)。
[0054]在滑動機(jī)構(gòu)53L中，如果伺服電動機(jī)SM7被驅(qū)動，則其驅(qū)動力經(jīng)由未示出的合適的動力傳遞機(jī)構(gòu)(例如，包括滾珠絲杠的動力傳遞機(jī)構(gòu))被傳送到滑塊55L。因此，滑塊55L沿著導(dǎo)軌54L被移動。結(jié)果，爪構(gòu)件51L由于滑塊55L沿著導(dǎo)軌54L的運動而沿手寬度方向移動。
[0055]同時，滑動機(jī)構(gòu)53R包括導(dǎo)軌54R和滑塊55R。
[0056]導(dǎo)軌54R在手寬度方向的另一側(cè)處固定到殼體52的正面52a以沿該手寬度方向延伸。
[0057]滑塊55R接合導(dǎo)軌54R使得滑塊55R可以沿手寬度方向移動?；瑝K55R通過在手寬度方向的另一側(cè)處布置在殼體52的正面52a上的伺服電動機(jī)SM8的操作而沿著導(dǎo)軌54R移動。
[0058]電動機(jī)M8和位置檢測器PS8 (參見稍后描述的圖6)被包括在伺服電動機(jī)SM8內(nèi)。電動機(jī)M8的旋轉(zhuǎn)位置信息作為從位置檢測器PS8產(chǎn)生的信號以每一預(yù)定計算周期被輸出到控制器20。
[0059]沿手寬度方向與固定到滑塊55L的爪構(gòu)件5IL對稱的爪構(gòu)件5IR固定到滑塊55R。爪構(gòu)件51R在滑塊55R通過伺服電動機(jī)SM8的操作而沿著導(dǎo)軌54R移動時沿著手寬度方向移動。爪構(gòu)件51R沿大體上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的平面方向(圖示示例中手深度方向)延伸得比每個貨柜40的深度要長。換言之，爪構(gòu)件51R的縱向尺寸L大于每個貨柜40的深度方向尺寸D (參見圖2)。
[0060]爪構(gòu)件5IR包括底板5IaR以及側(cè)板51bR，該側(cè)板相對于底板5IaR成預(yù)定角度(在圖示示例中大體上成直角)形成并且布置成沿手寬度方向面向爪構(gòu)件51L的側(cè)板51bL。在底板51aR的末端的位于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的方向的一側(cè)處的表面510R (在下文中，有時稱為“下表面510R”)上，設(shè)置有錐形部TR，該錐形部逐漸減小使得底板51aR的末端具有尖銳形狀(參見圖5B)。
[0061]在滑動機(jī)構(gòu)53R中，如果伺服電動機(jī)SM8被驅(qū)動，則其驅(qū)動力經(jīng)由未示出的合適的動力傳遞機(jī)構(gòu)(例如，包括滾珠絲杠的動力傳遞機(jī)構(gòu))被傳送到滑塊55R。因此，滑塊55R沿著導(dǎo)軌54R移動。結(jié)果，爪構(gòu)件51R由于滑塊55R沿著導(dǎo)軌54R的運動而沿手寬度方向移動。
[0062]因為爪構(gòu)件51L和51R以前述方式沿手寬度方向移動，因此對于爪構(gòu)件51L和51R而言可以保持和釋放紙板盒W。換言之，爪構(gòu)件51L和51R朝著彼此(沿手寬度方向朝著中心)移動。因此，停止在保持位置并且以上述方式被舉起的紙板盒W被放置在底板51aL和51aR的位于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的方向的另一側(cè)處的表面511L和511R (在下文中，有時稱為“上表面51IL和51 IR”)上并且介于側(cè)板5IbL和5 IbR之間。
[0063]因此對于爪構(gòu)件5IL和5IR而言可以將紙板盒W保持在偏移位置。如果保持紙板盒W的爪構(gòu)件51L和51R中的一個爪構(gòu)件(例如，爪構(gòu)件51L)保持固定并且如果另一個爪構(gòu)件(例如，爪構(gòu)件51R)沿手寬度方向遠(yuǎn)離中心移動，則可以釋放紙板盒W。
[0064]在殼體52內(nèi)，布置有伺服電動機(jī)SM9、能夠繞大體上沿手寬度方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸線Axa旋轉(zhuǎn)的軸SH以及齒條-齒輪傳動機(jī)構(gòu)57。[0065]電動機(jī)M9和位置檢測器PS9 (參見稍后描述的圖6)被包括在伺服電動機(jī)SM9中。電動機(jī)M9的旋轉(zhuǎn)位置信息作為從位置檢測器PS9產(chǎn)生的信號以每一預(yù)定計算周期被輸出到控制器20。
[0066]軸SH通過未示出的合適的齒輪機(jī)構(gòu)連接到未示出的電動機(jī)M9的輸出軸。因此，軸SH通過驅(qū)動伺服電動機(jī)SM9而繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。
[0067]齒條-齒輪傳動機(jī)構(gòu)57包括兩個小齒輪57aL和57aR以及兩個齒條57bL和57bR。
[0068]小齒輪57aL和57aR分別沿手寬度方向固定到軸SH的一端和另一端以繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa旋轉(zhuǎn)。如果軸SH通過驅(qū)動伺服電動機(jī)SM9而繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa旋轉(zhuǎn)，則小齒輪57aL和57aR彼此同步地繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa旋轉(zhuǎn)。
[0069]齒條57bL和57bR在手寬度方向的一側(cè)和另一側(cè)處沿手深度方向延伸并且與小齒輪57aL和57aR嚙合以便沿手深度方向移動。齒條57bL和57bR跟隨小齒輪57aL和57aR繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa的旋轉(zhuǎn)并且彼此同步地沿手深度方向移動。在殼體52沿手深度方向的另一側(cè)(圖4中的右側(cè))處,設(shè)置有用于在手深度方向的另一端處覆蓋齒條57bL和57bR的蓋58。
[0070]推動器56L和56R分別沿手深度方向連接到齒條57bL和57bR的一端。如果齒條57bL和57bR通過驅(qū)動伺服電動機(jī)SM9而沿手深度方向移動，則推動器56L和56R彼此同步地沿手深度方向移動。
[0071]在齒條-齒輪傳動機(jī)構(gòu)57中，如果伺服電動機(jī)SM9被驅(qū)動，則其驅(qū)動力經(jīng)由合適的齒輪機(jī)構(gòu)被傳送到軸SH。因此，軸SH繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa旋轉(zhuǎn)，此時小齒輪57aL和57aR彼此同步地繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，齒條57bL和57bR跟隨小齒輪57aL和57aR繞旋轉(zhuǎn)軸線Axa的旋轉(zhuǎn)并且彼此同步地沿手深度方向移動。隨同齒條57bL和57bR沿手深度方向的同步運動一起，推動器56L和56R彼此同步地沿手深度方向移動。
[0072]因為推動器56L和56R如上所述彼此同步地沿手深度方向移動，因此變得可以相對于爪構(gòu)件5IL和5IR相對移動放置在爪構(gòu)件5IL和5IR的底板5IaL和5IaR上的紙板盒I
[0073]<控制器>
[0074]接著，將參照圖6描述控制器20的結(jié)構(gòu)和功能。
[0075]如圖6所示，控制器20包括上部控制裝置21以及以與伺服電動機(jī)SMl至SM9成對應(yīng)的關(guān)系設(shè)置的電動機(jī)控制裝置22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h和22i。
[0076]上部控制裝置21由計算機(jī)(例如，通用個人計算機(jī))、可編程邏輯控制器(PLC)或運動控制器形成。該上部控制裝置21包括獲取單元211和位置命令產(chǎn)生單元212。
[0077]獲取單元211從未示出的外部設(shè)備(或者設(shè)置在上部控制裝置21中的存儲器)獲取待由手50的爪構(gòu)件51L和51R保持的紙板盒W的尺寸信息和放置位置信息(放置位置的坐標(biāo))。
[0078]位置命令產(chǎn)生單元212基于由獲取單元211獲取的紙板盒W的尺寸信息和放置位置信息產(chǎn)生涉及電動機(jī)Ml至M9的位置命令Pr。因此產(chǎn)生的涉及電動機(jī)Ml至M9的位置命令Pr被輸出到對應(yīng)的電動機(jī)控制裝置22a至22i，從而控制對應(yīng)的電動機(jī)Ml至M9的旋轉(zhuǎn)位置。
[0079]電動機(jī)控制裝置22a至22i基于從上部控制裝置21輸入的位置命令Pr和從對應(yīng)的位置檢測器PSl至PS9輸入的指示對應(yīng)的電動機(jī)Ml至M9的旋轉(zhuǎn)位置的電動機(jī)位置信息來控制對應(yīng)的電動機(jī)Ml至M9的旋轉(zhuǎn)位置。
[0080]接著，將參照圖7描述電動機(jī)控制裝置22g的功能結(jié)構(gòu)。
[0081]如圖7所示，電動機(jī)控制裝置22g包括位置控制單元221、速度轉(zhuǎn)變單元225、速度控制單元222、轉(zhuǎn)矩限制單元223和功能有效性處理單元224。
[0082]基于從上部控制裝置21輸入的位置命令Pr和從位置檢測器PS7反饋的電動機(jī)位置信息Pfb之間的位置偏差Pe，位置控制單元221輸出速度命令Vr到速度控制單元222以便減小位置偏差Pe。因此，位置控制單元221對伺服電動機(jī)SM7執(zhí)行位置控制，從而控制爪構(gòu)件51L的運動位置。
[0083]基于從位置檢測器PS7反饋的電動機(jī)位置信息Pfb的變化，速度轉(zhuǎn)變單元225計算指示電動機(jī)M7的旋轉(zhuǎn)速度的電動機(jī)速度信息Vfb。速度轉(zhuǎn)變單元225輸出電動機(jī)速度信號Vfb到速度控制單元222。微分器可以用作速度轉(zhuǎn)變單元225。
[0084]基于從位置控制單元221輸入的速度命令Vr和從速度轉(zhuǎn)變單元225輸入的電動機(jī)速度信息Vfb之間的速度偏差Ve，速度控制單元222輸出轉(zhuǎn)矩命令Tr到轉(zhuǎn)矩限制單元223以便減小速度偏差Ve。因此，速度控制單元222在伺服電動機(jī)SM7上執(zhí)行速度控制，從而控制爪構(gòu)件51L的運動速度。
[0085]轉(zhuǎn)矩限制單元223具有將依據(jù)從速度控制單元222輸入的轉(zhuǎn)矩命令Tr的指令轉(zhuǎn)矩(在下文中有時稱為“命令轉(zhuǎn)矩”)限制為預(yù)定轉(zhuǎn)矩極限值或更小的功能(轉(zhuǎn)矩限制功能)。轉(zhuǎn)矩限制單元223在例如PWM控制下輸出驅(qū)動電流到電動機(jī)M7。轉(zhuǎn)矩極限值是參數(shù)并且被設(shè)定為任意值。
[0086]取決于爪構(gòu)件51L的位置，轉(zhuǎn)矩限制單元223的轉(zhuǎn)矩限制功能的有效性和無效性由功能有效性處理單元224切換。在其中轉(zhuǎn)矩限制功能是有效的情況下，如果命令轉(zhuǎn)矩Tr變得等于或大于轉(zhuǎn)矩極限值，則轉(zhuǎn)矩限制單元223實際上執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作。如果命令轉(zhuǎn)矩Tr變得小于轉(zhuǎn)矩限制值，則轉(zhuǎn)矩限制單元223不會執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作。
[0087]除對伺服電動機(jī)SM7 (電動機(jī)M7和位置檢測器PS7)和爪構(gòu)件51L的描述由對伺服電動機(jī)SM8 (電動機(jī)M8和位置檢測器PS8)和爪構(gòu)件5IR的描述代替以外，電動機(jī)控制裝置22h的功能結(jié)構(gòu)與電動機(jī)控制裝置22g的功能結(jié)構(gòu)相同。
[0088]因此，將不示出和描述電動機(jī)控制裝置22h的功能結(jié)構(gòu)。在下文描述中，電動機(jī)控制裝置22h的相應(yīng)的單元(位置控制單元、速度轉(zhuǎn)變單元、速度控制單元、轉(zhuǎn)矩限制單元和功能有效性處理單元)將由與表示電動機(jī)控制裝置22g的對應(yīng)的單元的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示。
[0089]除轉(zhuǎn)矩限制單元223和功能有效性處理單元224被省略并且伺服電動機(jī)SM7 (電動機(jī)M7和位置檢測器PS7)和爪構(gòu)件5IL的描述由對伺服電動機(jī)SM9 (電動機(jī)M9和位置檢測器PS9)以及推動器56L和56R的描述代替以外，電動機(jī)控制裝置22i的功能結(jié)構(gòu)與電動機(jī)控制裝置22g的功能結(jié)構(gòu)相同。因此，將不示出和描述電動機(jī)控制裝置22i的功能結(jié)構(gòu)。
[0090]在下文描述中，電動機(jī)控制裝置22i的相應(yīng)的單元(位置控制單元、速度轉(zhuǎn)變單元和速度控制單元)將由與表示電動機(jī)控制裝置22g的對應(yīng)的單元的附圖標(biāo)記相同的附圖標(biāo)記表示?；趶奈恢每刂茊卧?21輸入的速度命令Vr和從速度轉(zhuǎn)變單元225輸入的電動機(jī)速度信息Vfb之間的速度偏差Ve，電動機(jī)控制裝置22i的速度控制單元222將例如依照轉(zhuǎn)矩命令Tr的PWM控制驅(qū)動電流輸出到電動機(jī)M9以便減小速度偏差Ve。
[0091]<機(jī)器人和手的操作的一個示例>
[0092]接著，將參照圖8至圖17描述在控制器20的控制下執(zhí)行的機(jī)器人10和手50的操作的一個示例。在圖8至圖17中，在控制器20的控制下執(zhí)行的機(jī)器人10和手50的操作按時間順序示出。
[0093]如圖8所示，由輸送機(jī)30輸送的紙板盒W由升降裝置31的突起32停止在保持位置并且由升降部33舉起。
[0094]然后，依據(jù)從上部控制裝置21提供的位置命令Pr，電動機(jī)控制裝置22a至22f對伺服電動機(jī)SMl至SM6執(zhí)行位置控制。因此，手50移到第一指定位置。
[0095]第一指定位置是指這樣的位置，在該位置中控制點P位于定位在保持位置的紙板盒W的一個深度方向端部(圖8中的前端部)、紙板盒W的沿寬度方向(圖8中的左右方向)的大體上的中心位置以及紙板盒W的一個高度方向端部(圖8中位于輸送機(jī)30的輸送表面的一側(cè)處的下端部)。換言之，第一指定位置是這樣的位置，在該位置中爪構(gòu)件51L和51R位于定位在保持位置的紙板盒W的寬度方向相對兩側(cè)。
[0096]接著，旋轉(zhuǎn)體12以及臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18被適當(dāng)?shù)仳?qū)動，并且機(jī)器人10將手50移到如圖9所示的第一指定位置。
[0097]如果手50被移到第一指定位置，則電動機(jī)控制裝置22g和22h的位置控制單元221和221基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行位置控制，使得爪構(gòu)件51L和51R能夠移動到由紙板盒W的尺寸信息確定的第一位置。
[0098]第一位置是指這樣的位置，在該位置中相應(yīng)的側(cè)板51bL和51bR恰好在與定位于保持位置中的紙板盒W的一個寬度方向側(cè)表面(圖9中的左表面)和另一寬度方向側(cè)表面(圖9中的右表面)接觸。
[0099]電動機(jī)控制裝置22g和22h的速度控制單元222基于從位置控制單元221和221提供的速度命令Vr對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行速度控制操作，使得爪構(gòu)件5IL和5IR可以以為相對高速的第一速度移動到第一位置。
[0100]因此，如圖10所示，爪構(gòu)件51L和51R以第一速度朝著彼此被驅(qū)動并且被移動到
第一位置。
[0101]當(dāng)爪構(gòu)件51L和51R被移動到第一位置時，電動機(jī)控制裝置22q和22h的功能有效性處理單元224使由轉(zhuǎn)矩限制單元223執(zhí)行的轉(zhuǎn)矩限制功能有效。結(jié)果，轉(zhuǎn)矩限制單元223開始執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作。
[0102]同時，電動機(jī)控制裝置22q和22h的位置控制單元221基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行位置控制，使得爪構(gòu)件5IL和5IR從第一位
置移動到第二位置。
[0103]第二位置是指這樣的位置，在該位置中，側(cè)板51bL和51bR比定位于保持位置的紙板盒W的一個寬度方向側(cè)表面和另一寬度方向側(cè)表面更靠近寬度方向中心定位(在所示示例中，位于盡可能更靠近寬度方向中心的位置)。
[0104]同時，電動機(jī)控制裝置22q和22h的速度控制單元222基于從位置控制單元221和221提供的速度命令Vr對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行速度控制操作，使得爪構(gòu)件5IL和51R可以以低于第一速度的第二速度從第一位置移動到第二位置。[0105]因此，如圖11所示，爪構(gòu)件51L和51R以第二速度朝著彼此被驅(qū)動并且被移動到第二位置。當(dāng)爪構(gòu)件51L和51R朝著第二位置被移動并且側(cè)板51bL和51bR與定位于保持位置的紙板盒W的一個寬度方向側(cè)表面和另一寬度方向側(cè)表面接觸時，命令轉(zhuǎn)矩Tr的值增大。此后，如果爪構(gòu)件51L和51R朝著第二位置被進(jìn)一步移動并且如果側(cè)板51bL和51bR被壓靠在定位于保持位置的紙板盒W的一個寬度方向側(cè)表面和另一寬度方向側(cè)表面上，貝1J命令轉(zhuǎn)矩Tr的值達(dá)到轉(zhuǎn)矩極限值。
[0106]接著，轉(zhuǎn)矩限制操作實際上由電動機(jī)控制裝置22g和22h的轉(zhuǎn)矩限制單元223執(zhí)行。因此，爪構(gòu)件51L和51R朝著第二位置的運動停止在第二位置，并且爪構(gòu)件51L和51R被保持在第二位置，由此紙板盒W被放置在底板5IaL和5IaR上并且介于側(cè)板5IbL和5IbR之間。
[0107]當(dāng)爪構(gòu)件51L和51R被移動到第二位置以便保持紙板盒W時，電動機(jī)控制裝置22i基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SM9執(zhí)行位置控制，使得推動器56L和56R可以移動到如下位置:其中該推動器56L和56R的末端部定位在紙板盒W的另一深度方向端部(圖11中的后端部)。
[0108]結(jié)果，當(dāng)爪構(gòu)件5IL和5IR保持紙板盒W時，推動器56L和56R移動到如下位置:其中該推動器56L和56R的末端部定位在紙板盒W的另一深度方向端部。因此，紙板盒W由推動器56L和56R的末端部可靠地支撐。
[0109]如果紙板盒W由爪構(gòu)件5IL和5IR保持，則電動機(jī)控制裝置22a至22f基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SMl至SM6執(zhí)行位置控制，使得手50可以朝著第二指定位置進(jìn)行平移運動(在手50的取向中沒有變化的運動)。
[0110]第二指定位置是指這樣的位置，在該位置中，比旋轉(zhuǎn)軸線Ax6 (參見圖2)更靠近紙板盒W定位并且保持大體上平行于該旋轉(zhuǎn)軸線Ax6的旋轉(zhuǎn)軸線Axb (第二旋轉(zhuǎn)軸線)位于比紙板盒W的保持位置更向后的預(yù)定位置中。
[0111]在本實施方式中，旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置被設(shè)定為大體上與控制點P的位置重合的位置。另選地，旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置可以被確定為變成除與控制點P的位置大體上重合的位置以外的位置。
[0112]如上所述，旋轉(zhuǎn)體12以及臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18被適當(dāng)?shù)仳?qū)動，并且機(jī)器人10將手50平移到如圖12所示的第二指定位置。
[0113]如果手50被移動到第二指定位置，則電動機(jī)控制裝置22a至22f基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SMl至SM6執(zhí)行位置控制，使得手50可以繞旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)并且爪構(gòu)件51L和51R的末端可以沿以下方向取向:在該方向上該手50可以接近具有指定放置位置的貨柜40 (所示示例中的右貨柜40)。
[0114]因此，旋轉(zhuǎn)體12以及臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18被適當(dāng)?shù)仳?qū)動，并且機(jī)器人10使手50繞旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)，從而使爪構(gòu)件51L和51R的末端如圖13和圖14所示
面向右。
[0115]如果爪構(gòu)件51L和51R的末端面向右，則電動機(jī)控制裝置22a至22f基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SMl至SM6執(zhí)行位置控制，使得手50可以移
到第三指定位置。
[0116]第三指定位置是指其中由爪構(gòu)件51L和51R保持的紙板盒W被放置在放置位置的位置。
[0117]如上所述，旋轉(zhuǎn)體12以及臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18被適當(dāng)?shù)仳?qū)動，并且機(jī)器人10向右驅(qū)動手50并且將手50移動到第三指定位置，從而將爪構(gòu)件51L和51R帶入如圖15所示位于保持位置的右后側(cè)的貨柜40中。
[0118]如果手50被移到第三指定位置，則電動機(jī)控制裝置22g和22h的功能有效性處理單元224使由轉(zhuǎn)矩限制單元223執(zhí)行的轉(zhuǎn)矩限制功能無效。結(jié)果，轉(zhuǎn)矩限制單元223停止轉(zhuǎn)矩限制操作。
[0119]同時，電動機(jī)控制裝置22g和22h的位置控制單元基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行位置控制，使得爪構(gòu)件5IL和5IR中的一個(在所示示例中為爪構(gòu)件51L)可以保持靜止而另一個爪構(gòu)件(在所示示例中為爪構(gòu)件51R)可以遠(yuǎn)離手寬度方向中心而移動。另選地，電動機(jī)控制裝置22g和22h的位置控制單元221可以對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行位置控制，使得爪構(gòu)件51R可以保持靜止而爪構(gòu)件51L可以遠(yuǎn)離手寬度方向中心而移動。
[0120]因此，爪構(gòu)件51L保持靜止而爪構(gòu)件51R遠(yuǎn)離手寬度方向中心(圖16中向后)而移動，由此爪構(gòu)件51L和51R釋放紙板盒W。
[0121]此后，電動機(jī)控制裝置22a至22f基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SMl至SM6執(zhí)行位置控制，使得手50可以向左移動。
[0122]結(jié)果，旋轉(zhuǎn)體12以及臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18被適當(dāng)?shù)仳?qū)動，并且機(jī)器人10向左移動手50，從而從紙板盒W收回爪構(gòu)件51L和51R，如圖17所示。
[0123]當(dāng)爪構(gòu)件51L和51R從紙板盒W被收回時，電動機(jī)控制裝置22i基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SM9執(zhí)行位置控制，使得推動器56L和56R可以在手深度方向上移到一側(cè)以便占據(jù)這樣的位置，即，在該位置中，推動器56L和56R的末端部位于紙板盒W的另一深度方向端部(圖17中的左端部)中。
[0124]結(jié)果，當(dāng)爪構(gòu)件5IL和5IR從紙板盒W被抽出時，推動器56L和56R沿手深度方向被移到一側(cè)以便占據(jù)這樣的位置，即，在該位置中，推動器56L和56R的末端部位于紙板盒W的另一深度方向端部中。因此，從爪構(gòu)件51L和51R釋放的紙板盒W由推動器56L和56R的末端部支撐。然后，紙板盒W被放置在放置位置。此后，重復(fù)上述操作。
[0125]如上所述，在本實施方式中，手50的爪構(gòu)件51L和51R保持和釋放紙板盒W，從而執(zhí)行碼垛操作。此外，上部控制裝置21具有獲取單元211以用于獲取紙板盒W的尺寸信息。電動機(jī)控制裝置22g和22h具有位置控制單元211并且對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行位置控制，使得爪構(gòu)件51L和51R依據(jù)尺寸信息移動到第一位置并且接著移動到第二位置。如果爪構(gòu)件51L和51R被移動到第一位置，則轉(zhuǎn)矩限制單元223開始執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作。
[0126]因為以這樣的方式依據(jù)紙板盒W的尺寸信息執(zhí)行位置控制，因此可以處理具有不同尺寸的紙板盒W。此外，當(dāng)在保持紙板盒W的過程中執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作時，可以以合適水平的精確控制的力夾緊和保持紙板盒W。因此，即使機(jī)器人10和手50以相對高的速度被操作，也可以執(zhí)行高質(zhì)量的碼垛工作而不會向紙板盒W施加任何超負(fù)荷。結(jié)果，變得可以在降低施加至紙板盒W的負(fù)荷的同時執(zhí)行高質(zhì)量的碼垛工作。
[0127]在本實施方式中，具體地，電動機(jī)控制裝置22g和22h具有速度控制單元222以用于控制爪構(gòu)件51L和51R，使得爪構(gòu)件51L和51R移動到第一位置的速度可以高于爪構(gòu)件5IL和5IR從第一位置移動到第二位置的速度。因此，爪構(gòu)件5IL和5IR在與紙板盒W接觸之前以高速移動，并且然后以低速移動，從而保持紙板盒W。因此可以防止在縮短間隙時間的同時通過接觸將超負(fù)荷被施加至紙板盒W。
[0128]通常，紙板盒W具有柔性并且在尺寸和容量方面彼此不同。紙板盒W的重心不必定位在其中心而是可以定位在偏向一方的位置。在該情況下，根據(jù)其中紙板盒W由一對爪構(gòu)件從上方夾持的結(jié)構(gòu)，存在這樣的可能性，即，保持力因紙板盒W的變形而變?nèi)醪⑶以摷埌搴蠾因由偏向一方的重心引起的其搖動而掉落。
[0129]相反，根據(jù)本實施方式，爪構(gòu)件5IL和5IR設(shè)置有底板5IaL和5IaR以及側(cè)板5IbL和51bR。紙板盒W放置在底板51aL和51aR上并且由側(cè)板51bL和51bR夾緊和保持。因此，爪構(gòu)件51L和51R可以在支撐紙板盒W的底部和側(cè)部的同時保持該紙板盒W。這使得可以穩(wěn)定地保持具有偏向一方的重心的柔性紙板盒W。
[0130]在本實施方式中，具體地，爪構(gòu)件51L和51R包括錐形部TL和TR，該錐形部形成在位于與供放置紙板盒W的上表面51IL和51 IR相對一側(cè)處的底板部51aL和51aR的末端部的下表面510L和510R上。這使得可以將底板51aL和51aR的末端部形成為尖銳形狀。因此可以在放置紙板盒W的過程期間順暢地執(zhí)行將爪構(gòu)件51L和51R插入貨柜40和從該貨柜移除。
[0131]在本實施方式中，具體地，可以獲得下列效果。如果兩個爪構(gòu)件51L和51R都被移動以釋放紙板盒W，則在紙板盒W的相對兩側(cè)處產(chǎn)生間隙。因此，變得不可能將紙板盒W靠近在一起放置。相反，根據(jù)本實施方式，電動機(jī)控制裝置22g和22h具有位置控制裝置221以用于對伺服電動機(jī)SM7和SM8執(zhí)行位置控制使得，在釋放紙板盒W時，爪構(gòu)件51L可以保持靜止而爪構(gòu)件51R可以被移動。因此，可以在爪構(gòu)件51L保持靜止的情況下在定位紙板盒W的同時沿手寬度方向從一側(cè)一個接一個地緊密放置紙板盒W。這使得可以防止在紙板盒W之間產(chǎn)生間隙。
[0132]在本實施方式中，具體地，紙板盒W被放置在爪構(gòu)件5IL和5IR的底板51aL和5IaR上，并且由底板5IaL和5IaR保持。在該情況下，當(dāng)爪構(gòu)件5IL和5IR在將紙板盒W搬運到放置位置并且在該放置位置釋放紙板盒W之后從紙板盒W被收回時，紙板盒W可以因該紙板盒W與爪構(gòu)件5IL和5IR的摩擦而被移出放置位置。
[0133]在本實施方式中，手50設(shè)置有推動器56L和56R,該推動器能夠使放置在底板51aL和51aR上的紙板盒W相對于爪構(gòu)件51L和51R相對移動。而且，上部控制裝置21具有獲取單元211以獲取紙板盒W的放置位置信息。電動機(jī)控制裝置22i具有位置控制單元221以用于對伺服電動機(jī)SM9執(zhí)行位置控制，使得紙板盒W定位在放置位置。因此，在爪構(gòu)件51L和51R從紙板盒W被收回時，可以防止該紙板盒W移動。因此可以精確地將紙板盒W定位在放置位置。
[0134]在本實施方式中，具體地，由輸送機(jī)30輸送到保持位置的紙板盒W由爪構(gòu)件51L和5IR保持。接著，紙板盒W被搬運到貨柜40并且被釋放。貨柜40具有爪構(gòu)件5IL和5IR可沿垂直于輸送方向的方向接近的結(jié)構(gòu)。當(dāng)執(zhí)行相對于貨柜40的碼垛操作時，機(jī)器人10將紙板盒W放置在爪構(gòu)件5IL和5IR的底板5IaL和5IaR上并且在通過使用推動器56L和56R將紙板盒W保持在放置位置的同時從紙板盒W抽出爪構(gòu)件5IL和5IR。在這點上，因為貨柜40具有爪構(gòu)件51L和51R可沿垂直于輸送方向的方向接近的結(jié)構(gòu)，因此可以提高工作效率。
[0135]在本實施方式中，具體地，輸送機(jī)30的升降裝置31將紙板盒W停止在保持位置并且舉起該紙板盒W。這使得爪構(gòu)件51L和51R容易執(zhí)行保持操作。因此可以提高工作效率。
[0136]在本實施方式中，手50將紙板盒W保持在相對于旋轉(zhuǎn)軸線Ax6豎直偏移的偏移位置。當(dāng)將手50移到第三指定位置時，電動機(jī)控制裝置22a至22f控制伺服電動機(jī)SMl至SM6使得手50繞旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸線Axb定位成比旋轉(zhuǎn)軸線Ax6更靠近紙板盒W的中心并且大體上平行于該旋轉(zhuǎn)軸線Ax6。
[0137]因此，與其中紙板盒W繞旋轉(zhuǎn)軸線Ax6旋轉(zhuǎn)的情況相比，可以縮短從旋轉(zhuǎn)中心到紙板盒W的重心的距離。這使得可以減小作用于紙板盒W的離心力。因此，變得可以防止超負(fù)荷被施加至紙板盒W。由于作用于紙板盒W的離心力的減小，不需要強(qiáng)有力地保持紙板盒W。這也可以防止超負(fù)荷被施加至紙板盒W。而且，由于離心力的減小，可以以較高的速度搬運紙板盒W。因此，變得可以在減小施加至紙板盒W的負(fù)荷的同時執(zhí)行高速碼垛操作。
[0138]在本實施方式中，具體地，電動機(jī)控制裝置22a至22f控制伺服電動機(jī)SMl至SM6，使得手50繞定位在爪構(gòu)件51L和51R的末端之間的中間的旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)。這可以顯著縮短從旋轉(zhuǎn)中心到紙板盒W的重心的距離并且可以進(jìn)一步減小離心力。因為手5繞爪構(gòu)件51L和51R的末端側(cè)旋轉(zhuǎn)，因此作用于紙板盒W的離心力不朝著末端側(cè)而是朝著相對側(cè)取向。因此，可以可靠地防止超負(fù)荷被施加至紙板盒W。另外，手50的位置控制利用手50的末端(爪構(gòu)件51L和51R的末端)作為控制點P來執(zhí)行。因為旋轉(zhuǎn)中心與控制點P重合，因此變得易于執(zhí)行控制操作。
[0139]在本實施方式中，具體地，電動機(jī)控制裝置22a至22f控制伺服電動機(jī)SMl至SM6，使得在平移手50的同時使旋轉(zhuǎn)軸線Axb移動到預(yù)定位置。因此，即使機(jī)器人10的運動空間變窄并且即使難以保證供手在其內(nèi)繞旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)空間，該旋轉(zhuǎn)空間也可以通過在沒有改變其取向的情況下平移手50并且最終將旋轉(zhuǎn)軸線Axb移動到預(yù)定位置來保證。因此，可以最小化旋轉(zhuǎn)手50所需的運動空間。
[0140]在本實施方式中，具體地，貨柜40以相對于需要手50的旋轉(zhuǎn)操作的保持位置的這樣的位置關(guān)系布置。通過該布置，離心力在紙板盒W從保持位置被搬運到每個貨柜40時作用于紙板盒W。因此可以使減小離心力并且防止過負(fù)荷被施加至紙板盒W的效果顯著。
[0141]在本實施方式中，具體地，用于保持紙板盒W的手50的爪構(gòu)件51L和51R長于貨柜40的深度。因此，爪構(gòu)件51L和51R可以到達(dá)每個貨柜40的最靠內(nèi)位置并且可以沒有間隙地放置紙板盒W。因為如上所述使爪構(gòu)件51L和51R更長，因此作用于紙板盒W的離心力傾向于變得更大。在這點上，因為在將手50移動到第三指定位置時旋轉(zhuǎn)中心被移動到紙板盒W，因此可以使減小離心力和防止超負(fù)荷被施加至紙板盒W的效果顯著。
[0142]〈修改例〉
[0143]本公開不限于前述實施方式而是可以在不脫離本公開的精神和技術(shù)概念的情況下以多種不同的形式進(jìn)行修改。現(xiàn)在將一個接一個地描述修改例。
[0144](I)修改例
[0145]在前述實施方式中，用作手50的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置設(shè)定為位于爪構(gòu)件51L和51R的末端之間的中間處。然而，旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置不限于此。旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置可以根據(jù)紙板盒W的尺寸而設(shè)定。[0146]如圖18所示，根據(jù)本修改例的控制器20的上部控制裝置21還包括設(shè)定單元213。
[0147]獲取單元211類似于前述實施方式的獲取單元。
[0148]設(shè)定單元213基于由獲取單元211獲取的紙板盒W的尺寸信息和/或放置位置信息設(shè)定前述旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置。更具體地，設(shè)定單元213將旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置設(shè)定成與紙板盒W的中心位置重合。另選地，設(shè)定單元213可以將旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置設(shè)定成與除紙板盒W的中心位置以外的位置重合。
[0149]位置命令產(chǎn)生單元212基于由獲取單元211獲取的紙板盒W的尺寸信息和放置位置信息以及由設(shè)定單元213設(shè)定的旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置的信息產(chǎn)生涉及相應(yīng)的電動機(jī)Ml至M9的位置命令Pr。因此產(chǎn)生的涉及電動機(jī)Ml至M9的位置命令Pr被輸出到對應(yīng)的電動機(jī)控制裝置22a至22i，從而控制對應(yīng)的電動機(jī)Ml至M9的旋轉(zhuǎn)位置。
[0150]除上述以外的機(jī)器人系統(tǒng)I的其他結(jié)構(gòu)與前述實施方式的結(jié)構(gòu)相同，并且因此，將不再描述。
[0151]雖然圖18中未具體示出，但是根據(jù)本修改例，如果手50被移動到如上所述的第二指定位置，則電動機(jī)控制裝置22a至22f基于從上部控制裝置21提供的位置命令Pr對伺服電動機(jī)SMl至SM6執(zhí)行位置控制，使得手50可以被平移到預(yù)定位置并且接著可以繞設(shè)定在紙板盒W的中心位置的旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)，并且使得爪構(gòu)件51L和51R的末端可以沿以下方向取向:沿著該方向，爪構(gòu)件51L和51R可以接近具有指定放置位置的貨柜40。
[0152]因此，旋轉(zhuǎn)體12以及臂13的第一結(jié)構(gòu)14至第五結(jié)構(gòu)18被適當(dāng)?shù)仳?qū)動。結(jié)果，機(jī)器人10使手50繞設(shè)置在紙板盒W的中心位置的旋轉(zhuǎn)軸線Axb旋轉(zhuǎn)，從而使爪構(gòu)件51L和51R的末端沿以下方向取向:沿著該方向，爪構(gòu)件51L和51R可以接近具有指定放置位置的貨柜40。
[0153]根據(jù)本修改例，可以獲得與前述實施方式中所獲得的相同的效果。在本修改例中，上部控制裝置21基于紙板盒W的尺寸信息使設(shè)定單元213將旋轉(zhuǎn)軸線Axb的位置設(shè)定為與紙板盒W的中心位置重合。因此，旋轉(zhuǎn)軸線Axb可以設(shè)定在合適的位置，即使紙板盒W具有不同的尺寸。因此可以進(jìn)一步提高防止超負(fù)荷被施加至紙板盒W的效果。
[0154](2)其他修改例
[0155]在前述實施方式中，一對爪構(gòu)件5IL和5IR由伺服電動機(jī)SM7和SM8獨立地移動。然而，本公開不限于此。爪構(gòu)件51L和51R可以由單個伺服電動機(jī)移動。
[0156]在前述實施方式中，兩個推動器56L和56R由一個伺服電動機(jī)SM9移動。然而,本公開不限于此。兩個推動器56L和56R可以由不同的伺服電動機(jī)獨立地移動。
[0157]在前述實施方式中，機(jī)器人10保持紙板盒W。然而，本公開不限于此。機(jī)器人10可以保持除紙板盒W以外的工件。
[0158]在前述實施方式中，工件(前述示例中的紙板盒W)由設(shè)置在手50中的一對爪構(gòu)件51L和51R夾緊和保持。然而，設(shè)置在手50中的爪構(gòu)件的數(shù)量、形狀、結(jié)構(gòu)和保持方式不被具體限制。而且，手50可以設(shè)置有除爪構(gòu)件以外的結(jié)構(gòu)(例如，抽吸裝置)并且工件可以因此被保持。
[0159]在前述實施方式中，機(jī)器人10將工件(在前述示例中紙板盒W)放置在貨柜40上。然而，本公開不限于此。機(jī)器人10可以將工件放置在除貨柜以外的運輸容器上。另外，機(jī)器人10可以將工件放置在除運輸容器以外的地方(例如，輸送機(jī)或地板面)。[0160]在前述實施方式中，工件(在前述示例中紙板盒W)由輸送機(jī)30輸送到保持位置。然而，本公開不限于此。工件可以被提前放置在保持位置。
[0161]在前述實施方式中，機(jī)器人10由具有六個關(guān)節(jié)的機(jī)器人形成。然而，本公開不限于此。機(jī)器人10可以由具有五個或更少個關(guān)節(jié)的機(jī)器人或具有七個或更多個關(guān)節(jié)的機(jī)器人形成。在前述實施方式中，機(jī)器人10由所謂的單臂機(jī)器人形成。然而，本公開不限于此。機(jī)器人10可以由多臂機(jī)器人形成。
[0162]除上面的描述以外，上述實施方式和修改例可以被適當(dāng)結(jié)合。
[0163]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和改變，只要它們在所附權(quán)利要求或其等同要求的范圍內(nèi)即可。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人系統(tǒng)，所述機(jī)器人系統(tǒng)包括: 機(jī)器人； 設(shè)置在所述機(jī)器人中的手； 多個爪構(gòu)件，所述多個爪構(gòu)件以可動的方式設(shè)置在所述手中并且構(gòu)造成保持和釋放工件； 一個或多個伺服電動機(jī)，所述一個或多個伺服電動機(jī)構(gòu)造成移動所述爪構(gòu)件；以及 控制器，所述控制器構(gòu)造成控制每個伺服電動機(jī)的操作， 其中，所述控制器包括:獲取單元，所述獲取單元構(gòu)造成獲取所述工件的尺寸信息；位置控制單元，所述位置控制單元構(gòu)造成對所述伺服電動機(jī)執(zhí)行位置控制，使得所述爪構(gòu)件依據(jù)所述尺寸信息移動到第一位置并且接著移動到第二位置；以及轉(zhuǎn)矩限制單元，所述轉(zhuǎn)矩限制單元構(gòu)造成在所述爪構(gòu)件已移動到所述第一位置之后將涉及每個伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩命令限制到預(yù)定轉(zhuǎn) 矩或更小轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述第一位置是所述爪構(gòu)件剛好在與所述工件接觸以保持該工件之前的位置，并且所述第二位置是比所述第一位置更靠近所述工件的中心的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述控制器還包括速度控制單元，所述速度控制單元構(gòu)造成控制所述爪構(gòu)件，使得所述爪構(gòu)件移動到所述第一位置的速度變得高于所述爪構(gòu)件從所述第一位置移動到所述第二位置的速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，每個爪構(gòu)件均包括底板和相對于該底板以預(yù)定角度形成的側(cè)板， 所述爪構(gòu)件布置成一對，使得所述爪構(gòu)件的所述側(cè)板相互面對，并且 所述工件被放置在所述爪構(gòu)件的所述底板上并且由所述爪構(gòu)件的所述側(cè)板夾緊和保持。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，每個爪構(gòu)件均包括位于所述底板的末端處形成在與供放置所述工件的表面相對的表面上的錐形部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述伺服電動機(jī)的數(shù)量是兩個，并且所述兩個伺服電動機(jī)與所述爪構(gòu)件以對應(yīng)的關(guān)系布置，并且所述位置控制單元對所述兩個伺服電動機(jī)執(zhí)行位置控制，使得在保持所述工件時，所述爪構(gòu)件一起移動，并且使得在釋放所述工件時，其中一個爪構(gòu)件保持靜止并且另一個爪構(gòu)件被移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)還包括: 至少一個推動器，所述至少一個推動器設(shè)置在所述手中并且構(gòu)造成相對于所述爪構(gòu)件相對移動放置在所述底板上的所述工件；以及 至少一個附加的伺服電動機(jī)，其構(gòu)造成驅(qū)動所述推動器， 其中所述獲取單元構(gòu)造成獲取關(guān)于所述工件的放置位置的信息，所述位置控制單元構(gòu)造成對所述附加的伺服電動機(jī)執(zhí)行位置控制，使得在釋放所述工件并且從該工件收回所述爪構(gòu)件時，所述推動器將所述工件保持在所述放置位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)還包括: 輸送機(jī)，所述輸送機(jī)構(gòu)造成將所述工件輸送到保持位置，在該保持位置中所述工件由所述爪構(gòu)件保持；以及運輸容器，從所述爪構(gòu)件釋放的所述工件將被放置在所述運輸容器上，并且所述爪構(gòu)件能沿垂直于所述輸送機(jī)的工件輸送方向的方向接近所述運輸容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，當(dāng)將所述手移到其中所述工件被放置在所述運輸容器上的第三位置時，所述手繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)并且移動到所述第三位置，所述第二旋轉(zhuǎn)軸線平行于所述手的第一旋轉(zhuǎn)軸線并且定位成比所述手更靠近所述工件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述控制器還包括設(shè)定單元，所述設(shè)定單元構(gòu)造成基于所述工件的所述尺寸信息來設(shè)定所述第二旋轉(zhuǎn)軸線的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，當(dāng)將所述手移到其中所述工件被放置在所述運輸容器上的所述第三位置時，所述手通過平移所述第二旋轉(zhuǎn)軸線并且接著繞該第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)而移動到所述第三位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述輸送機(jī)包括升降裝置，所述升降裝置構(gòu)造成將所述工件停止在所述保持位置并且舉起該工件。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至·5中的任一項所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中，所述工件是紙板盒。
【文檔編號】B65G61/00GK103818727SQ201310576679
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】入間大介, 南悠佑介 申請人:株式會社安川電機(jī)